KR20230047961A - High precision nanoscale thin film manufacturing process - Google Patents

High precision nanoscale thin film manufacturing process Download PDF

Info

Publication number
KR20230047961A
KR20230047961A KR1020227044484A KR20227044484A KR20230047961A KR 20230047961 A KR20230047961 A KR 20230047961A KR 1020227044484 A KR1020227044484 A KR 1020227044484A KR 20227044484 A KR20227044484 A KR 20227044484A KR 20230047961 A KR20230047961 A KR 20230047961A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
substrate
column
optical
lens
Prior art date
Application number
KR1020227044484A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
슈라완 싱갈
시들가타 브이. 스리니바산
Original Assignee
에스디에스 나노, 아이앤씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스디에스 나노, 아이앤씨. filed Critical 에스디에스 나노, 아이앤씨.
Publication of KR20230047961A publication Critical patent/KR20230047961A/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B05D3/061Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065After-treatment
    • B05D3/067Curing or cross-linking the coating
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G02B3/0068Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00317Production of lenses with markings or patterns
    • B29D11/00326Production of lenses with markings or patterns having particular surface properties, e.g. a micropattern
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00317Production of lenses with markings or patterns
    • B29D11/00346Production of lenses with markings or patterns having nanosize structures or features, e.g. fillers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00365Production of microlenses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00403Producing compound lenses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00432Auxiliary operations, e.g. machines for filling the moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00432Auxiliary operations, e.g. machines for filling the moulds
    • B29D11/00442Curing the lens material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00951Measuring, controlling or regulating
    • B29D11/0098Inspecting lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/12Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements by surface treatment, e.g. by irradiation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0012Arrays characterised by the manufacturing method
    • G02B3/0018Reflow, i.e. characterized by the step of melting microstructures to form curved surfaces, e.g. manufacturing of moulds and surfaces for transfer etching
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B2207/00Coding scheme for general features or characteristics of optical elements and systems of subclass G02B, but not including elements and systems which would be classified in G02B6/00 and subgroups
    • G02B2207/101Nanooptics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

다중렌즈 컬럼에서 하나 이상의 요소를 제조하는 방법이 제공된다. 척에 의해 지지될 수 있는 기판 상의 잉크젯으로 자외선(UV) 경화성 액적이 분배된다. 그 다음 잉크젯 액적의 퍼뜨림 및 병합으로 불균일한 액체 막이 형성된다. 그 다음 막은 디지털 마이크로미러 소자 어레이등을 사용하여 국부적으로 가열된다. 그 다음 막은 UV 광에 노출되어 경화되며, 여기서 경화된 막은 기판과 함께 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성한다. 그 다음 기판은 품질 관리를 위해 경화된 막과 기판에 광학적 계측이 수행되는 계측 스테이션으로 이동된다.A method of fabricating one or more elements in a multilens column is provided. Ultraviolet (UV) curable droplets are dispensed with an inkjet on a substrate that can be supported by a chuck. The spreading and coalescing of the inkjet droplets then forms a non-uniform liquid film. The film is then locally heated using a digital micromirror element array or the like. The film is then cured by exposure to UV light, where the cured film together with the substrate forms elements of a multi-lens column. The substrate is then moved to a metrology station where optical metrology is performed on the cured film and substrate for quality control.

Figure P1020227044484
Figure P1020227044484

Description

고정밀 나노스케일 박막 제조 공정High precision nanoscale thin film manufacturing process

(관련 출원의 상호 참조)(Cross Reference to Related Applications)

본 출원은 2020년 5월 18일 자로 제출된 "고정밀 나노스케일 박막 제조 공정(High Precision Nanoscale Thin Film Fabrication Processes)"이라는 제목의 미국 가특허출원 일련 번호 제63,026,215호에 대해 우선권을 주장하며, 이 출원의 내용은 인용을 통해 본 명세서에 통합된다. 본 출원은 또한 2020년 5월 29일 자로 제출된 "고정밀 나노스케일 박막 제조 공정(High Precision Nanoscale Thin Film Fabrication Processes)"이라는 제목의 미국 가특허출원 일련 번호 제63/031,681호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 내용은 인용을 통해 본 명세서에 통합된다.This application claims priority to U.S. Provisional Patent Application Serial No. 63,026,215, entitled "High Precision Nanoscale Thin Film Fabrication Processes," filed on May 18, 2020, which The content of is incorporated herein by reference. This application also claims priority to U.S. Provisional Patent Application Serial No. 63/031,681, filed on May 29, 2020, entitled "High Precision Nanoscale Thin Film Fabrication Processes", , the contents of this application are incorporated herein by reference.

본 발명은 일반적으로 나노스케일 박막 증착에 관한 것으로, 특히 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링(nanoscale precision programmable profiling; nP3) 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼(multi-lens columns)에서 광학 요소(optical elements)를 제조하는 것에 관한 것이다.The present invention relates generally to nanoscale thin film deposition, and more particularly to the production of optical elements in multi-lens columns using a nanoscale precision programmable profiling (nP3) process. It's about manufacturing.

현재의 첨단 반도체 패터닝(patterning)은 100 nm보다 작고 경우에 따라 10 nm만큼 작은 형상부(feature) 크기를 포함한다. 이러한 고해상도 형상부의 경우, 해상도가 파장에 정비례하기 때문에 가시광선 파장으로는 충분하지 않다. 따라서 딥(deep) UV 스펙트럼의 전자기복사가 필요하다. 일반적으로 사용되는 파장에는 248 nm (Hg 증기), 193 nm (엑시머 레이저(excimer laser)) 및 157 nm (진공 UV)가 포함된다. 동시에, 일반적으로 0.9보다 큰 시스템의 개구수(numerical aperture)가 증가함에 따라 해상도가 증가한다. 이러한 높은 해상도는 이론적으로 대구경 렌즈(large diameter lenses)를 사용하여 달성할 수 있다. 그러나 이러한 렌즈는 통상적으로 제조와 정렬이 어렵고, 시스템에 장착하기 어려우며, 비용이 많이 든다. 이러한 제약 조건을 극복하기 위해 이러한 광학시스템은 일반적으로 10 개를 초과하는 많은 수의 렌즈 요소(lens elements)로 설계된다. 다수의 요소(multiple elements)를 사용함으로써, 개별적으로 낮은 개구수를 가지지만 원하는 값을 얻기 위해 함께 기능할 수 있는 작은 요소를 개구 각각에 대해 사용하여 높은 개구수를 달성할 수 있다.Current state-of-the-art semiconductor patterning includes feature sizes smaller than 100 nm and in some cases as small as 10 nm. For such high-resolution features, wavelengths of visible light are not sufficient because the resolution is directly proportional to the wavelength. Therefore, electromagnetic radiation in the deep UV spectrum is required. Commonly used wavelengths include 248 nm (Hg vapor), 193 nm (excimer laser) and 157 nm (vacuum UV). At the same time, the resolution increases as the numerical aperture of the system, which is generally greater than 0.9, increases. Such high resolution can theoretically be achieved using large diameter lenses. However, these lenses are typically difficult to manufacture and align, difficult to mount into a system, and expensive. In order to overcome these constraints, these optical systems are designed with a large number of lens elements, typically greater than 10. By using multiple elements, it is possible to achieve high numerical apertures by using small elements for each aperture that individually have low numerical apertures but can function together to obtain a desired value.

그러나 광학시스템에서 다수의 요소를 사용하면 다른 어려움이 발생한다. 이러한 어려움 중 하나는 개별 요소 사이에 "갭(gap)"이 있다는 것이다. 이상적으로는 이러한 갭에 광학 접합제(optical cements)를 사용하여 광학 요소-갭 경계면에서 굴절률 불일치를 최소화하는 것이 바람직하다. 그러나 엑시머 레이저 및 기타 UV 방사선을 사용하면 접합제의 품질이 급격히 저하되어 이러한 접합제의 사용이 배제될 수 있다. 따라서 접합제를 사용하는 대신 갭을 있는 그대로 둘 수 있다. 즉, 갭이 에어 갭(air gaps)이 될 수 있다. 이로 인해 광학 요소와 에어 갭 사이에 굴절률 불일치가 크게 발생하므로 입사각과 굴절각이 내부 전반사(total internal reflection)에 대한 임계각을 초과하지 않도록 광학시스템을 설계하는 것이 중요하다. 또한 전체 광학시스템은, 시스템의 전체 광학 수차가 이미지를 왜곡할 수 있는 값을 초과하지 않는 방식으로 설계되어야 한다.However, the use of multiple elements in an optical system presents other difficulties. One of these difficulties is that there are “gaps” between the individual elements. Ideally, it is desirable to use optical cements in these gaps to minimize the refractive index mismatch at the optical element-gap interface. However, the use of excimer lasers and other UV radiations can rapidly degrade the quality of the bonding agent, precluding the use of such bonding agents. So instead of using a bonding agent, the gap can be left as is. That is, the gaps may become air gaps. Because of this, a large refractive index mismatch occurs between the optical element and the air gap, so it is important to design an optical system such that the angle of incidence and angle of refraction do not exceed the critical angle for total internal reflection. Also, the entire optical system must be designed in such a way that the total optical aberrations of the system do not exceed a value capable of distorting the image.

본 발명의 일 실시예에서, 다중렌즈 컬럼(multi-lens column)에서 하나 이상의 요소를 제조하는 방법은 기판 상에 잉크젯으로 자외선(UV) 경화성 액적을 분배하는 과정을 포함한다. 이 방법은 잉크젯 액적을 퍼뜨리고 병합함으로써 불균일한 액체 막을 형성하는 과정을 더 포함한다. 이 방법은 막을 국부적으로 가열하는 것을 추가로 포함한다. 또한, 이 방법은 막을 UV 광에 노출시켜 막을 경화시키는 과정을 포함하며, 여기서 경화된 막은 기판과 함께 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성한다. 추가적으로, 이 방법은 경화된 막 및 기판에 대해 광학 계측(optical metrology)을 수행하는 것을 포함한다.In one embodiment of the present invention, a method of fabricating one or more elements in a multi-lens column includes inkjet dispensing ultraviolet (UV) curable droplets onto a substrate. The method further includes forming a non-uniform liquid film by spreading and merging the inkjet droplets. The method further includes locally heating the membrane. The method also includes curing the film by exposing it to UV light, where the cured film together with the substrate forms an element of a multi-lens column. Additionally, the method involves performing optical metrology on the cured film and substrate.

본 발명의 다른 실시예에서, 다중렌즈 컬럼에서 하나 이상의 요소를 제조하는 방법은 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정(nanoscale precise programmable profiling process)을 이용하여 외부 수차 또는 고유 수차를 보정하기 위해 부정확한 렌즈의 표면에 경화된 막을 증착하는 과정을 포함한다. 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은 잉크젯으로 기판 상에 자외선(UV) 경화성 액적을 분배하는 것을 포함한다. 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은 잉크젯 액적의 퍼뜨림 및 병합으로 불균일한 액체 막을 형성하는 과정을 더 포함한다. 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은 디지털 마이크로미러 소자 어레이(digital micromirror device array)를 사용하여 막을 국부적으로 가열하는 것을 추가로 포함한다. 또한, 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은 막을 UV 광에 노출시켜 막을 경화시키는 것을 포함한다. 이 방법은 건식 에칭(dry etch)으로 경화된 막의 프로파일을 기판으로 전사(transfer)하는 과정을 추가로 포함하며, 여기서 경화된 막의 전사된 프로파일을 가진 기판은 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성한다.In another embodiment of the present invention, a method of fabricating one or more elements in a multi-lens column may include a lens imprecision to correct for extrinsic or intrinsic aberrations using a nanoscale precise programmable profiling process. It includes the process of depositing a hardened film on the surface of. The nanoscale precise programmable profiling process involves dispensing ultraviolet (UV) curable droplets onto a substrate with an inkjet. The nanoscale precise programmable profiling process further includes forming a non-uniform liquid film by spreading and merging inkjet droplets. The nanoscale precise programmable profiling process further includes locally heating the film using a digital micromirror device array. In addition, the nanoscale precise programmable profiling process involves curing the film by exposing it to UV light. The method further includes transferring the profile of the cured film to a substrate by dry etching, wherein the substrate with the transferred profile of the cured film forms an element of a multilens column.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 다중렌즈 컬럼은 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정 및 건식 에칭 공정을 이용하여 제조된 하나 이상의 광학 요소들을 포함한다. 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은 잉크젯으로 기판 상에 자외선(UV) 경화성 액적을 분배하는 것을 포함한다. 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은 잉크젯 액적의 퍼뜨림 및 병합으로 불균일한 액체 막을 형성하는 과정을 더 포함한다. 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은 막을 국부적으로 가열하는 것을 추가로 포함한다. 또한, 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은 막을 UV 광에 노출시켜 막을 경화시키는 것을 포함한다. 추가적으로, 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은 건식 에칭 공정으로 경화된 막의 프로파일을 기판으로 전사하는 것을 포함하며, 여기서 경화된 막의 전사된 프로파일을 가진 기판은 다중렌즈 컬럼의 광학 요소를 형성한다.In another embodiment of the present invention, a multilens column includes one or more optical elements fabricated using a nanoscale precision programmable profiling process and a dry etching process. The nanoscale precise programmable profiling process involves dispensing ultraviolet (UV) curable droplets onto a substrate with an inkjet. The nanoscale precise programmable profiling process further includes forming a non-uniform liquid film by spreading and merging inkjet droplets. The nanoscale precision programmable profiling process further includes locally heating the film. In addition, the nanoscale precise programmable profiling process involves curing the film by exposing it to UV light. Additionally, the nanoscale precise programmable profiling process includes transferring the profile of the cured film to a substrate by a dry etching process, where the substrate with the transferred profile of the cured film forms the optical element of the multilens column.

전술한 내용은 다음의 본 발명의 상세한 설명이 더 잘 이해될 수 있도록 본 발명의 하나 이상의 실시예의 특징 및 기술적 이점을 다소 일반적으로 개략하였다. 본 발명의 청구범위의 주제를 형성할 수 있는 본 발명의 추가적인 특징 및 이점이 이하에서 설명될 것이다.The foregoing has outlined rather generally the features and technical advantages of one or more embodiments of the present invention in order that the detailed description of the invention that follows may be better understood. Additional features and advantages of the present invention will be described hereinafter which may form the subject of the claims of the present invention.

다음의 상세한 설명이 다음 도면과 함께 고려될 때 본 발명이 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공칭(nominally) 비평탄(non-flat) 기판 상의 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링(Nanoscale Precision Programmable Profiling; nP3) 공정을 위한 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 상판(superstrate)을 사용하지 않고 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링(nP3) 공정을 이용하여 비평탄 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2에 기술된 과정들을 이용하여 상판을 사용하지 않고 비평탄 기판 상에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 상판을 사용하지 않고 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링(nP3) 공정을 이용하여 편평한 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 4에 기술된 과정들을 이용하여 상판을 사용하지 않고 nP3 공정을 이용하여 편평한 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 상판을 사용하여 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링(nP3) 공정을 이용하여 편평한 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 6에 기술된 과정들을 이용하여 상판을 사용하여 nP3 공정을 이용하여 편평한 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부정확(imprecise)한 렌즈에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼을 위한 요소를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 9a 내지 9c는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 8에 기술된 과정들을 이용하여 부정확한 렌즈에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 부정확한 렌즈에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼을 위한 요소를 제조하기 위한 대안적인 방법의 흐름도이다.
도 11a 내지 11c는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 10에 기술된 과정들을 이용하여 부정확한 렌즈에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중렌즈 광학시스템의 예를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 원래(original) 시스템의 일부인 nP3을 이용하여 제조된 요소를 도시한다.
도 14는 nP3 공정을 이용하여 제조되고 광학 성능을 개선하고 일 실시예에 따라 시스템의 다른 요소에 대한 설계, 제조 및 조립 공차를 완화하기 위해 원래의 시스템에 추가되는 보정판(corrector plates)을 도시한다.
The present invention may be better understood when the following detailed description is considered in conjunction with the following drawings.
1 is a flow diagram of a method for a Nanoscale Precision Programmable Profiling (nP3) process on a nominally non-flat substrate according to one embodiment of the present invention.
2 is a method of manufacturing an element for a multi-lens column or the like on a non-flat substrate using a nanoscale precision programmable profiling (nP3) process without using a superstrate according to an embodiment of the present invention. It is a flow chart.
3A to 3E are cross-sectional views for manufacturing an element for a multi-lens column or the like using the nP3 process on a non-planar substrate without using an upper plate using the processes described in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. shows
4 is a flowchart of a method for manufacturing elements for a multi-lens column or the like on a flat substrate using a nanoscale precision programmable profiling (nP3) process without using a top plate according to an embodiment of the present invention.
5A to 5E are cross-sectional views for manufacturing an element for a multi-lens column or the like on a flat substrate using an nP3 process without using an upper plate using the processes described in FIG. 4 according to an embodiment of the present invention. show
6 is a flowchart of a method for fabricating an element for a multi-lens column or the like on a flat substrate using a nanoscale precision programmable profiling (nP3) process using a top plate according to an embodiment of the present invention.
7A to 7E are cross-sectional views for manufacturing an element for a multi-lens column or the like on a flat substrate using an nP3 process using an upper plate using the processes described in FIG. 6 according to an embodiment of the present invention. do.
8 is a flowchart of a method for manufacturing an element for a multi-lens column using an nP3 process for an imprecise lens according to an embodiment of the present invention.
9A-9C show cross-sectional views for fabricating an element for a multi-lens column or the like using the nP3 process for inaccurate lenses using the procedures described in FIG. 8 in accordance with one embodiment of the present invention.
10 is a flow diagram of an alternative method for fabricating elements for a multilens column using the nP3 process for imprecise lenses in accordance with one embodiment of the present invention.
11A-11C show cross-sectional views for fabricating elements for multiple lens columns and the like using the nP3 process for inaccurate lenses using the procedures described in FIG. 10 according to one embodiment of the present invention.
12 shows an example of a multi-lens optical system according to an embodiment of the present invention.
13 shows an element fabricated using nP3 that is part of an original system according to one embodiment of the present invention.
14 shows corrector plates fabricated using the nP3 process and added to the original system to improve optical performance and to mitigate design, manufacturing, and assembly tolerances for other elements of the system, according to one embodiment. .

배경기술에서 언급된 바와 같이, 현재의 첨단 반도체 패터닝(patterning)은 100 nm보다 작고 경우에 따라 10 nm만큼 작은 형상부(feature) 크기를 포함한다. 이러한 고해상도 형상부의 경우, 해상도가 파장에 정비례하기 때문에 가시광선 파장으로는 충분하지 않다. 따라서 딥(deep) UV 스펙트럼의 전자기복사가 필요하다. 일반적으로 사용되는 파장에는 248 nm (Hg 증기), 193 nm (엑시머 레이저(excimer laser)) 및 157 nm (진공 UV)가 포함된다. 동시에, 일반적으로 0.9보다 큰 시스템의 개구수(numerical aperture)가 증가함에 따라 해상도가 증가한다. 이러한 높은 해상도는 이론적으로 대구경 렌즈(large diameter lenses)를 사용하여 달성할 수 있다. 그러나 이러한 렌즈는 통상적으로 제조와 정렬이 어렵고, 시스템에 장착하기 어려우며, 비용이 많이 든다. 이러한 제약 조건을 극복하기 위해 이러한 광학시스템은 일반적으로 10 개를 초과하는 많은 수의 렌즈 요소(lens elements)로 설계된다. 다수의 요소(multiple elements)를 사용함으로써, 개별적으로 낮은 개구수를 가지지만 원하는 값을 얻기 위해 함께 기능할 수 있는 작은 요소를 개구 각각에 대해 사용하여 높은 개구수를 달성할 수 있다.As noted in the background, current state-of-the-art semiconductor patterning includes feature sizes smaller than 100 nm and in some cases as small as 10 nm. For such high-resolution features, wavelengths of visible light are not sufficient because the resolution is directly proportional to the wavelength. Therefore, electromagnetic radiation in the deep UV spectrum is required. Commonly used wavelengths include 248 nm (Hg vapor), 193 nm (excimer laser) and 157 nm (vacuum UV). At the same time, the resolution increases as the numerical aperture of the system, which is generally greater than 0.9, increases. Such high resolution can theoretically be achieved using large diameter lenses. However, these lenses are typically difficult to manufacture and align, difficult to mount into a system, and expensive. In order to overcome these constraints, these optical systems are designed with a large number of lens elements, typically greater than 10. By using multiple elements, it is possible to achieve high numerical apertures by using small elements for each aperture that individually have low numerical apertures but can function together to obtain a desired value.

그러나 광학시스템에서 다수의 요소를 사용하면 다른 어려움이 발생한다. 이러한 어려움 중 하나는 개별 요소 사이에 "갭(gap)"이 있다는 것이다. 이상적으로는 이러한 갭에 광학 접합제(optical cements)를 사용하여 광학 요소-갭 경계면에서 굴절률 불일치를 최소화하는 것이 바람직하다. 그러나 엑시머 레이저 및 기타 UV 방사선을 사용하면 접합제의 품질이 급격히 저하되어 이러한 접합제의 사용이 배제될 수 있다. 따라서 접합제를 사용하는 대신 갭을 있는 그대로 둘 수 있다. 즉, 갭이 에어 갭(air gaps)이 될 수 있다. 이로 인해 광학 요소와 에어 갭 사이에 굴절률 불일치가 크게 발생하므로 입사각과 굴절각이 내부 전반사(total internal reflection)에 대한 임계각을 초과하지 않도록 광학시스템을 설계하는 것이 중요하다. 또한 전체 광학시스템은, 시스템의 전체 광학 수차가 이미지를 왜곡할 수 있는 값을 초과하지 않는 방식으로 설계되어야 한다.However, the use of multiple elements in an optical system presents other difficulties. One of these difficulties is that there are “gaps” between the individual elements. Ideally, it is desirable to use optical cements in these gaps to minimize the refractive index mismatch at the optical element-gap interface. However, the use of excimer lasers and other UV radiations can rapidly degrade the quality of the bonding agent, precluding the use of such bonding agents. So instead of using a bonding agent, the gap can be left as is. That is, the gaps may become air gaps. Because of this, a large refractive index mismatch occurs between the optical element and the air gap, so it is important to design an optical system such that the angle of incidence and angle of refraction do not exceed the critical angle for total internal reflection. Also, the entire optical system must be designed in such a way that the total optical aberrations of the system do not exceed a value capable of distorting the image.

본 발명의 원리는 반도체 웨이퍼 검사(semiconductor wafer inspection)를 위해 원하는 공차 이상으로 이미지를 왜곡할 수 있는 값을 초과하지 않는 시스템의 전체 광학 수차를 가진 광학시스템을 개발하는 데 적용된다.The principles of the present invention are applied to develop an optical system having a total optical aberration of the system that does not exceed a value that would distort the image beyond a desired tolerance for semiconductor wafer inspection.

도면을 상세히 참조하면, 도 1은 공칭 비평탄(non-flat) 기판 상의 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링(nP3) 공정을 위한 방법(100)의 흐름도이다. 다음 설명은 공칭 곡률을 가진 기판에 대한 설명이지만 평면, 비구면, 자유형상 등과 같은 다른 기판 프로파일도 동일한 공정으로 처리될 수 있다.Referring in detail to the drawings, FIG. 1 is a flow diagram of a method 100 for a nanoscale precision programmable profiling (nP3) process on a nominally non-flat substrate. Although the following description is for a substrate with a nominal curvature, other substrate profiles such as planar, aspheric, freeform, etc. can be processed in the same process.

도 1을 참조하면, 과정(101)에서, 기판의 프로파일 또는 다른 특성들이 측정된다.Referring to Figure 1, in process 101, a profile or other characteristic of a substrate is measured.

과정(102)에서, 프로파일링 물질 액적 패턴이 생성되어 기판 또는 상판 상에 분배된다. 일 실시예에서, 상판은 공칭적으로 폴리카보네이트, PET, PEN 등과 같은 가요성 물질의 패턴이 없는(non-patterned) 롤(roll)이지만, 텍스처 또는 패턴을 가진 롤일 수도 있는데, 여기서 텍스처 또는 패턴의 측면 공간 길이 스케일이 원하는 프로파일의 측면 공간 길이 스케일보다 적어도 한 자릿수 더 작다.In step 102, a pattern of droplets of profiling material is created and dispensed onto a substrate or superstrate. In one embodiment, the top is nominally a non-patterned roll of a flexible material such as polycarbonate, PET, PEN, etc., but may also be a textured or patterned roll, wherein the texture or pattern is The lateral space length scale is at least one order of magnitude smaller than the lateral space length scale of the desired profile.

일 실시예에서, 상판 웹 속도(web speed)는 액적 배치 정확도를 유지하기 위해 분배 타이밍 사이클과 동기화된다. 일 실시예에서, 액적 위치는 기판과 등각 접촉(conformal contact)시 액적이 기판 상에 있어야 하는 곳에 위치하도록 기판 상의 원하는 위치에 대응한다.In one embodiment, the supernatant web speed is synchronized with the dispense timing cycle to maintain droplet placement accuracy. In one embodiment, the droplet location corresponds to a desired location on the substrate such that the droplet is located where it should be on the substrate upon conformal contact with the substrate.

과정(103)에서, 증착된 액적을 가진 상판 영역은 자외선(UV) 램프 및 UV-투명(UV-transparent) 척(chuck) 아래의 프로파일링 구역(profiling zone)까지 횡단된다. 상판의 장력은 최종 표면 프로파일에 필요한 대로 원하는 수준으로 조정된다. 일 실시예에서, UVT 척은 상판을 제 위치에 유지하는 데 사용된다.In step 103, the top region with the deposited droplets is traversed to a profiling zone under an ultraviolet (UV) lamp and a UV-transparent chuck. Tension in the top plate is adjusted to the desired level as required for the final surface profile. In one embodiment, a UVT chuck is used to hold the top in place.

과정(104)에서, 척에 기판이 장착된 수직 척 운동(vertical chuck motion; VCM) 스테이지는 수평 XY 스테이지의 도움으로 프로파일링 구역으로 이동된다. VCM 스테이지는 음성 코일, 압전(piezoelectric) 액추에이터, 공압식(pneumatic) 액추에이터 등을 사용하여 작동될 수 있다. 일 실시예에서, 척은 다양한 곡률을 지원하기 위해 3핀 마운트일 수 있다. 일 실시예에서, VCM 스테이지의 수직 팁 틸트 운동(vertical tip tilt motion)은 상판과 기판의 적절한 정렬 및 갭 제어를 가능하게 한다.In step 104, a vertical chuck motion (VCM) stage with the substrate mounted on the chuck is moved to the profiling area with the aid of a horizontal XY stage. The VCM stage can be actuated using voice coils, piezoelectric actuators, pneumatic actuators, and the like. In one embodiment, the chuck may be a 3-pin mount to support various curvatures. In one embodiment, vertical tip tilt motion of the VCM stage enables proper alignment and gap control of the superstrate and substrate.

과정(105)에서, 상판 웹의 곡률을 생성하기 위해 공극(cavity) 내에서 공기압이 증가되어 액적이 병합되어 인접한 막이 형성된다. 이를 통해 갇힌 기포를 완화할 수 있다. UVT 척에 장착된 카메라는 기포 포착을 관찰하는 데 사용된다. 이미지 처리(image processing)로 기포를 식별하고 대상 위치의 상판에 공기를 자동으로 주입하여 액적이 퍼지고 기포가 줄어들도록 한다.At step 105, the air pressure is increased within the cavity to create curvature of the superstrate web so that the droplets merge to form adjacent films. This can relieve trapped air bubbles. A camera mounted on the UVT chuck is used to observe bubble entrapment. Air bubbles are identified by image processing and air is automatically injected into the top plate at the target location to spread the droplets and reduce the bubbles.

과정(106)에서, 액체 막(인접한 막)은 디지털 마이크로미러 소자 어레이를 통해 투사되는 적외선 방사원(infrared radiation source) 또는 분산된 마이크로히터(distributed micro-heater) 또는 기판 전체를 빠르게 스캔할 수 있는 스테이지에 장착된 레이저원(laser source)과 같은 공간적으로 변조된 열 액추에이터의 도움으로 국부적으로 가열된다. 국부적 가열을 통해 막 두께 프로파일을 추가로 제어할 수 있다.In process 106, the liquid film (adjacent film) is directed to an infrared radiation source projected through an array of digital micromirror elements or a distributed micro-heater or stage capable of rapidly scanning the entire substrate. It is locally heated with the aid of a spatially modulated thermal actuator, such as a laser source mounted on the Localized heating allows further control of the film thickness profile.

과정(107)에서, 모세관력(capillary force) 및 열력(thermal force)이 원하는 형상(topography)을 생성하는 데 필요한 특정 시간 후에 프로파일링 물질이 UV 경화된다. VCM 스테이지는 수직 운동을 통해 기판를 상판으로부터 분리하는 데 사용된다.In process 107, the profiling material is UV cured after a certain amount of time required for capillary and thermal forces to create the desired topography. The VCM stage is used to separate the substrate from the top plate through vertical motion.

과정(108)에서, 기판는 VCM 스테이지와 함께 계측 스테이션(metrology station)으로 이동된다. VCM 스테이지는 간섭계(interferometer), 수차계(aberrometer) 또는 샤크-하트만(Shack-Hartmann) 파면 센서와 같은 측정시스템의 광축을 사용하여 측정 지점에서 기판의 곡면에 대한 법선을 정렬하는 데 도움이 된다. 레이저 빔은 자동 텔레스코픽(telescopic) 시스템을 통해 기판을 통과하여 측정시스템으로 투과된다(서로 다른 출력(power)을 설명하기 위해). XY 스테이지는 기판의 모든 위치에서 형상을 측정하기 위해 수평면에서 기판을 스캔하는 데 사용된다. 측정이 수행되면 추가 처리가 필요한지 여부가 결정된다(다과정 공정의 경우 또는 이전 과정의 오차 보정을 위해). 처리가 필요한 경우 수평 스테이지는 기판을 프로파일링 구역으로 다시 가져온다. 일 실시예에서, 장비의 통신 모듈은 기판 계측, 장비 센서 및 액적 패턴과 관련된 데이터를 전송하고 교환하는 데 사용될 수 있다. At step 108, the substrate is moved along with the VCM stage to a metrology station. The VCM stage helps align the normal to the curvature of the substrate at the point of measurement using the optical axis of a measurement system such as an interferometer, aberrometer or a Shack-Hartmann wavefront sensor. The laser beam is transmitted through an automatic telescopic system through the substrate and into the measurement system (to account for the different powers). An XY stage is used to scan a substrate in a horizontal plane to measure features at any position on the substrate. Once the measurements are taken, it is determined whether further processing is required (in the case of multi-process processes or to compensate for errors in previous processes). When processing is required, a horizontal stage brings the substrate back to the profiling area. In one embodiment, the communication module of the equipment may be used to transmit and exchange data related to substrate metrology, equipment sensors, and droplet patterns.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 상판을 사용하지 않고 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링(nP3) 공정을 이용하여 비평탄 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 방법(200)의 흐름도이다. 도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2에 기술된 과정들을 이용하여 상판을 사용하지 않고 비평탄 기판 상에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.2 is a method 200 for manufacturing an element for a multi-lens column or the like on a non-planar substrate using a nanoscale precision programmable profiling (nP3) process without using a top plate according to an embodiment of the present invention. is the flow chart of 3A to 3E are cross-sectional views for manufacturing an element for a multi-lens column or the like using the nP3 process on a non-planar substrate without using an upper plate using the processes described in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention. shows

도 3a 내지 도 3e와 함께 도 2를 참조하면, 과정(201)에서, 도 3a에 도시된 바와 같이 UV 경화성 액체(301)(예: MicroResist®Technologies의 mrUVCur26-SF) 액적이 비평탄 기판(303) 상에 잉크젯(302)으로 분배된다. 일 실시예에서, 잉크젯(302)으로 분배되는 UV 경화성 액체(301)의 양은 원하는 막 두께 프로파일에 기초한다.Referring to FIG. 2 along with FIGS. 3A-3E , in process 201 , a droplet of UV curable liquid 301 (eg, mrUVCur26-SF from MicroResist® Technologies) is deposited on a non-planar substrate 303 as shown in FIG. 3A . ) is dispensed with the inkjet 302 on. In one embodiment, the amount of UV curable liquid 301 dispensed into the inkjet 302 is based on the desired film thickness profile.

과정(202)에서, 도 3b에 도시된 바와 같이 잉크젯 액적(301)의 퍼뜨림(spread) 및 병합(merge)으로 원하는 불균일한 액체 막(304)이 형성된다.In step 202, the desired non-uniform liquid film 304 is formed by spreading and merging the inkjet droplets 301 as shown in FIG. 3B.

과정(203)에서, 막(304)은 도 3c에 도시된 바와 같이 디지털 마이크로미러 소자(digital micromirror device; DMD) 어레이(305)를 사용하여 국부적으로 가열된다. 일 실시예에서, DMD 어레이(305)(예를 들어, Texas Instruments®의 DLP(digital light processing) 칩셋)는 적외선(IR) 광을 막(304)와 같은 곳으로 반사시키는 고반사 알루미늄 마이크로미러 어레이를 포함하는 광학 미세전자기계시스템(micro-electrical-mechanical system; MEMS)에 대응한다. 일 실시예에서, 적외선(IR) 광은 1,000-11,000 nm 사이의 파장 범위로 구성된다. 일 실시예에서, IR 광원은 IR 레이저이다. 일 실시예에서, 막(304)의 국부적 가열(hearing)은 다음 중 하나 이상을 사용하여 수행된다: DMD 어레이(305)를 사용하여 투사된 적외선 광원, 분산된 마이크로히터, 및 스테이지에 장착된 적외선 레이저원.In process 203, film 304 is locally heated using a digital micromirror device (DMD) array 305 as shown in FIG. 3C. In one embodiment, the DMD array 305 (eg, a digital light processing (DLP) chipset from Texas Instruments®) is an array of highly reflective aluminum micromirrors that reflect infrared (IR) light to, such as film 304. Corresponds to an optical microelectromechanical system (micro-electrical-mechanical system; MEMS) including. In one embodiment, infrared (IR) light consists of a wavelength range between 1,000-11,000 nm. In one embodiment, the IR light source is an IR laser. In one embodiment, localized heating of film 304 is performed using one or more of the following: a projected infrared light source using DMD array 305, a distributed microheater, and a stage-mounted infrared light source. laser source.

일 실시예에서, DMD 어레이(305)를 사용하면 열 및 유동 구배(gradients)의 시공간 제어(spatio-temporal)로 초정밀 프로파일링이 가능하게 된다.In one embodiment, use of the DMD array 305 enables ultra-precise profiling with spatio-temporal control of thermal and flow gradients.

과정(204)에서, 원하는 형상을 생성하기 위한 모세관력 및 열력에 필요한 특정 시간 후에, 막(304)은 이를 UV 광(306)에 노출시킴(expositing)으로써 UV 경화시켜 경화된 막(307)을 형성하고, 이는 기판(303)과 함께 도 3d에 도시된 바와 같이 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성한다.In step 204, after a certain amount of time required for capillary and thermal forces to create the desired shape, the film 304 is UV cured by exposing it to UV light 306 to form a cured film 307. formed, which together with the substrate 303 form an element of a multi-lens column as shown in FIG. 3d.

과정(205)에서, 기판(303)은 도 3e에 도시된 바와 같이 품질 제어를 위해 경화된 막(307) 및 기판(303)에 대해 광학 계측(308)이 수행되는 계측 스테이션(metrology station)으로 이동된다. 일 실시예에서, 실시간 피드백 및 제어가 가능하도록 광학 계측은 과정(202) 및 과정(203)과 동시에 현장에서 수행된다.At step 205, the substrate 303 is brought to a metrology station where optical metrology 308 is performed on the substrate 303 and the cured film 307 for quality control as shown in FIG. 3E. are moved In one embodiment, optical metrology is performed in situ simultaneously with steps 202 and 203 to enable real-time feedback and control.

일 실시예에서, 선택적 반응 이온(reaction ion) 또는 건식 에칭(dry etching) 과정은 nP3 공정 다음에 수행될 수 있다.In one embodiment, a selective reaction ion or dry etching process may be performed following the nP3 process.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 상판을 사용하지 않고 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링(nP3) 공정을 이용하여 편평한 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 방법(400)의 흐름도이다. 도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 4에 설명된 과정을 이용하여 상판을 사용하지 않고 nP3 공정을 이용하여 편평한 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.4 is a method 400 for manufacturing an element for a multi-lens column or the like on a flat substrate using a nanoscale precision programmable profiling (nP3) process without using a top plate according to an embodiment of the present invention. It is a flow chart. 5A to 5E are cross-sectional views for manufacturing an element for a multi-lens column or the like on a flat substrate using an nP3 process without using an upper plate using the process described in FIG. 4 according to an embodiment of the present invention. show

도 5a 내지 도 5e와 함께 도 4를 참조하면, 과정(401)에서, 도 5a에 도시된 바와 같이 척(504)이 지지하는 편평한 기판(503) 상에 잉크젯(502)으로 UV 경화성 액적(501)이 분배된다. 일 실시예에서, 잉크젯(502)으로 분배되는 UV 경화성 액체(501)의 양은 원하는 막 두께 프로파일에 기초한다.Referring to FIG. 4 along with FIGS. 5A-5E , in step 401 , a UV curable droplet 501 is sprayed by an inkjet 502 onto a flat substrate 503 supported by a chuck 504 as shown in FIG. 5A . ) is distributed. In one embodiment, the amount of UV curable liquid 501 dispensed into the inkjet 502 is based on the desired film thickness profile.

과정(402)에서, 도 5b에 도시된 바와 같이 잉크젯 액적(501)의 퍼뜨림 및 병합으로 원하는 불균일한 액체 막(505)이 형성된다.In step 402, the spreading and merging of inkjet droplets 501 forms a desired non-uniform liquid film 505, as shown in FIG. 5B.

과정(403)에서, 막(505)은 도 5c에 도시된 바와 같이 디지털 마이크로미러 소자(digital micromirror device; DMD) 어레이(506)를 사용하여 국부적으로 가열된다. 일 실시예에서, DMD 어레이(506)(예를 들어, Texas Instruments®의 DLP(digital light processing) 칩셋)는 IR 광을 막(505)과 같은 곳 위로 반사시키는 고반사 알루미늄 마이크로미러 어레이를 포함하는 광학 미세전자기계시스템(micro-electrical-mechanical system; MEMS)에 대응한다. 일 실시예에서, IR 광은 1,000-11,000 nm 사이의 파장 범위로 구성된다. 일 실시예에서, IR 광원은 IR 레이저이다. 일 실시예에서, 막(505)의 국부적 가열(hearing)은 다음 중 하나 이상을 사용하여 수행된다: DMD 어레이(506)를 사용하여 투사된 적외선 광원, 분산된 마이크로히터, 및 스테이지에 장착된 적외선 레이저원.In process 403, film 505 is locally heated using a digital micromirror device (DMD) array 506 as shown in FIG. 5C. In one embodiment, the DMD array 506 (eg, a digital light processing (DLP) chipset from Texas Instruments®) includes an array of highly reflective aluminum micromirrors that reflect IR light onto, such as film 505 . It corresponds to the micro-electrical-mechanical system (MEMS). In one embodiment, the IR light consists of a wavelength range between 1,000-11,000 nm. In one embodiment, the IR light source is an IR laser. In one embodiment, localized heating of membrane 505 is performed using one or more of the following: a projected infrared light source using DMD array 506, a distributed microheater, and a stage-mounted infrared light source. laser source.

일 실시예에서, DMD 어레이(506)를 사용하면 열 및 유동 구배의 시공간 제어로 초정밀 프로파일링이 가능하게 된다.In one embodiment, use of the DMD array 506 enables ultra-precise profiling with spatiotemporal control of thermal and flow gradients.

과정(404)에서, 원하는 형상을 생성하기 위해 모세관력 및 열력에 필요한 특정 시간 후에, 막(505)은 이를 UV 광(507)에 노출시킴(expositing)으로써 UV 경화시켜 경화된 막(508)을 형성하고, 이는 기판(503)과 함께 도 5d에 도시된 바와 같이 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성한다.At step 404, after a certain amount of time required for capillary and thermal forces to create the desired shape, the film 505 is UV cured by exposing it to UV light 507 to form a cured film 508. formed, which together with the substrate 503 form an element of a multi-lens column as shown in FIG. 5d.

과정(405)에서, 기판(503)은 도 5e에 도시된 바와 같이 품질 제어를 위해 계측 스테이션으로 이동된다. 계측 스테이션에서는 경화된 막(508) 및 기판(503)에 대해 광학 계측(509)이 수행된다. 일 실시예에서, 실시간 피드백 및 제어를 가능하도록 광학 계측은 과정(402) 및 과정(403)과 동시에 현장에서 수행된다.In process 405, the substrate 503 is moved to a metrology station for quality control as shown in FIG. 5E. Optical metrology 509 is performed on the cured film 508 and substrate 503 at the metrology station. In one embodiment, optical metrology is performed in situ simultaneously with steps 402 and 403 to enable real-time feedback and control.

일 실시예에서, 선택적 반응 이온 또는 건식 에칭 과정이 nP3 공정 다음에 수행될 수 있다.In one embodiment, a selective reactive ion or dry etch process may follow the nP3 process.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상판을 사용하여 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링(nP3) 공정을 이용하여 편평한 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 방법(600)의 흐름도이다. 도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 6에 기술된 과정들을 이용하여 상판을 사용하여 nP3 공정을 이용하여 편평한 기판 상에 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.6 is a flowchart of a method 600 for manufacturing elements for a multi-lens column or the like on a flat substrate using a nanoscale precision programmable profiling (nP3) process using a top plate according to an embodiment of the present invention. am. 7A to 7E are cross-sectional views for manufacturing an element for a multi-lens column or the like on a flat substrate using an nP3 process using an upper plate using the processes described in FIG. 6 according to an embodiment of the present invention. do.

도 7a 내지 도 7e와 함께 도 6을 참조하면, 과정(601)에서, 도 7a에 도시된 바와 같이 척(704)이 지지하는 편평한 기판(703) 상에 잉크젯(702)으로 UV 경화성 액적(701)이 분배된다. 일 실시예에서, 잉크젯(702)으로 분배 되는 UV 경화성 액체(701)의 양은 원하는 막 두께 프로파일에 기초한다.Referring to FIG. 6 along with FIGS. 7A-7E , in step 601 , a UV curable droplet 701 is sprayed by an inkjet 702 onto a flat substrate 703 supported by a chuck 704 as shown in FIG. 7A . ) is distributed. In one embodiment, the amount of UV curable liquid 701 dispensed into the inkjet 702 is based on the desired film thickness profile.

과정(602)에서, 원하는 불균일한 액체 막(705)은 도 7b에 도시된 바와 같이 잉크젯 액적(701)을 퍼뜨리고 병합하기 위해 분사된 UV 경화성 액적(701)과 상판(706)을 접촉시킴으로써 형성된다. 일 실시예에서, 상판(706)은 공칭적으로 폴리카보네이트, PET, PEN 등과 같은 가요성 물질의 패턴이 없는 롤이지만, 텍스처 또는 패턴을 가진 롤일 수도 있는데, 여기서 텍스처 또는 패턴의 측면 공간 길이 스케일이 원하는 프로파일의 측면 공간 길이 스케일보다 적어도 한 자릿수 더 작다.In step 602, the desired non-uniform liquid film 705 is formed by contacting the jetted UV curable droplets 701 with the superstrate 706 to spread and merge the inkjet droplets 701 as shown in FIG. 7B. do. In one embodiment, top 706 is nominally an unpatterned roll of a flexible material such as polycarbonate, PET, PEN, etc., but may also be a textured or patterned roll, where the lateral space length scale of the texture or pattern is at least one order of magnitude smaller than the lateral spatial length scale of the desired profile.

과정(603)에서, 막(705)은 도 7c에 도시된 바와 같이 디지털 마이크로미러 소자(DMD) 어레이(707)를 사용하여 국부적으로 가열된다. 일 실시예에서, DMD 어레이(707)(예를 들어, Texas Instruments®의 DLP(digital light processing) 칩셋)는 IR 광을 막(705)과 같은 곳으로 반사시키는 고반사 알루미늄 마이크로미러 어레이를 포함하는 광학 미세전자기계시스템(MEMS)에 대응한다. 일 실시예에서, IR 광은 1,000-11,000 nm 사이의 파장 범위로 구성된다. 일 실시예에서, IR 광원은 IR 레이저이다. 일 실시예에서, 막(705)의 국부적 가열(hearing)은 다음 중 하나 이상을 사용하여 수행된다: DMD 어레이(707)를 사용하여 투사된 적외선 광원, 분산된 마이크로히터, 및 스테이지에 장착된 적외선 레이저원.In process 603, film 705 is locally heated using a digital micromirror element (DMD) array 707 as shown in FIG. 7C. In one embodiment, the DMD array 707 (eg, a digital light processing (DLP) chipset from Texas Instruments®) includes an array of highly reflective aluminum micromirrors that reflect IR light to, such as film 705. Corresponds to optical microelectromechanical systems (MEMS). In one embodiment, the IR light consists of a wavelength range between 1,000-11,000 nm. In one embodiment, the IR light source is an IR laser. In one embodiment, localized heating of membrane 705 is performed using one or more of the following: a projected infrared light source using DMD array 707, a distributed microheater, and stage-mounted infrared light. laser source.

일 실시예에서, DMD 어레이(707)를 사용하면 열 및 유동 구배의 시공간 제어로 초정밀 프로파일링이 가능하게 된다.In one embodiment, use of the DMD array 707 enables ultra-precise profiling with spatiotemporal control of thermal and flow gradients.

과정(604)에서, 원하는 형상을 생성하기 위해 모세관력 및 열력에 필요한 특정 시간 후에, 막(705)은 이를 UV 광(708)에 노출시킴(expositing)으로써 UV 경화되어 경화된 막(709)을 형성하고, 이는 기판(703)과 함께 도 7d에 도시된 바와 같이 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성한다.In step 604, after a certain amount of time required for capillary and thermal forces to create the desired shape, the film 705 is UV cured by exposing it to UV light 708 to form a cured film 709. formed, which together with the substrate 703 form an element of a multi-lens column as shown in FIG. 7d.

과정(605)에서, 상판(706)은 도 7e에 도시된 바와 같이 에칭 등을 통해 제거된다.In step 605, the top plate 706 is removed by etching or the like as shown in FIG. 7E.

과정(606)에서, 기판(703)은 도 7e에 도시된 바와 같이 품질 제어를 위해 경화된 막(709) 및 기판(703)에 대해 광학 계측(710)이 수행되는 계측 스테이션으로 이동된다. 일 실시예에서, 실시간 피드백 및 제어를 가능하도록 광학 계측은 과정(602) 및 과정(603)과 동시에 현장에서 수행된다.At step 606, the substrate 703 is moved to a metrology station where optical metrology 710 is performed on the substrate 703 and the cured film 709 for quality control, as shown in FIG. 7E. In one embodiment, optical metrology is performed in situ simultaneously with steps 602 and 603 to enable real-time feedback and control.

일 실시예에서, 선택적 반응 이온 또는 건식 에칭 과정은 nP3 공정 다음에 수행될 수 있다.In one embodiment, a selective reactive ion or dry etch process may be performed following the nP3 process.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부정확(imprecise)한 렌즈에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼을 위한 요소를 제조하기 위한 방법(800)의 흐름도이다. 도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 8에 기술된 과정들을 이용하여 부정확한 렌즈에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.8 is a flow diagram of a method 800 for fabricating elements for a multi-lens column using the nP3 process for imprecise lenses according to one embodiment of the present invention. 9A-9C show cross-sectional views for fabricating an element for a multi-lens column or the like using the nP3 process for inaccurate lenses using the procedures described in FIG. 8 according to one embodiment of the present invention.

도 9a 내지 도 9c와 함께 도 8을 참조하면, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같은 기판(901)의 고유 수차(inherent aberrations)를 보정하기 위해 과정(801)에서 상이한 종류의 유리(예: 용융 실리카(fused silica), 석영(quartz), BK-7, UV 등급 용융 실리카 등) 또는 실리콘으로 만들어진 부정확한 기판(901)의 표면 상에 nP3 공정을 이용하여 박막(902)이 증착된다. 이러한 공정은 이상적인 기판을 제조하기 위한 것이다. Referring to FIG. 8 in conjunction with FIGS. 9A-9C , different types of glass (e.g., A thin film 902 is deposited using the nP3 process on the surface of an imprecise substrate 901 made of fused silica, quartz, BK-7, UV grade fused silica, etc.) or silicon. This process is intended to fabricate an ideal substrate.

과정(802)에서, 경화(curing) 후, 박막의 프로파일(903)은 건식 에칭에 의해 하부(underlying) 기판(901)으로 전사되어 도 9c에 도시된 바와 같이 완성된 이상적인 렌즈를 형성한다. 일 실시예에서, 전사된 프로파일(903)을 가진 기판(901)은 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성한다.In step 802, after curing, the thin film profile 903 is transferred by dry etching to the underlying substrate 901 to form the finished ideal lens as shown in FIG. 9C. In one embodiment, a substrate 901 with a transferred profile 903 forms an element of a multilens column.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 부정확한 렌즈에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼을 위한 요소를 제조하기 위한 대안적인 방법(1000)의 흐름도를 도시한다. 도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 10에 기술된 과정들을 이용하여 부정확한 렌즈에 nP3 공정을 이용하여 다중렌즈 컬럼 등을 위한 요소를 제조하기 위한 단면도를 도시한다.10 shows a flow diagram of an alternative method 1000 for fabricating elements for a multilens column using the nP3 process for imprecise lenses in accordance with one embodiment of the present invention. 11A-11C show cross-sectional views for fabricating elements for multiple lens columns and the like using the nP3 process for inaccurate lenses using the procedures described in FIG. 10 according to one embodiment of the present invention.

도 11a 내지 도 11c와 함께 도 10을 참조하면, 도 11a 내지 도 11b에 도시된 바와 같은 기판(1101)의 외부 수차(external aberrations)를 보정하기 위해 과정(1001)에서 상이한 종류의 유리(예: 용융 실리카, 석영, BK-7, UV 등급 용융 실리카 등) 또는 실리콘으로 만들어진 부정확한 기판(1101)의 표면 상에 nP3 공정을 이용하여 박막(1102)이 증착된다. 이러한 공정의 목표는 수차 보정(aberration corrections)을 가진 렌즈를 제조하는 것이다.Referring to FIG. 10 in conjunction with FIGS. 11A-11C , different types of glass (e.g., A thin film 1102 is deposited using the nP3 process on the surface of an imprecise substrate 1101 made of fused silica, quartz, BK-7, UV grade fused silica, etc.) or silicon. The goal of this process is to produce lenses with aberration corrections.

과정(1002)에서, 경화 후, 박막의 프로파일(1103)은 건식 에칭에 의해 하부 기판(1101)으로 전사되어 도 11c에 도시된 바와 같이 수차 보정을 가진 완성된 렌즈를 형성한다. 일 실시예에서, 전사된 프로파일(1103)을 가진 기판(1101)은 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성한다.In process 1002, after curing, the thin film profile 1103 is transferred to the underlying substrate 1101 by dry etching to form a finished lens with aberration correction as shown in FIG. 11C. In one embodiment, the substrate 1101 with the transferred profile 1103 forms an element of a multilens column.

일 실시예에서, nP3 공정은 정밀광학 분야에서 이용된다. 정밀광학 요소에는 다양한 응용 분야를 위한 거울과 렌즈가 포함된다. 응용 분야에 따라 이러한 요소는 다양한 기판 물질로 제조되어야 할 수 있으며, 편평하거나 자유형상이거나 공칭 곡선일 수 있다. nP3 공정은, 기판의 기존 형상을 원하는 형상과 일치하도록 수정하거나 광학 수차의 최소화와 같이 시스템에 일부 기능적인 특성을 제공하기 위해 시작 기판(starting substrate)에서 완전히 다른 프로파일을 생성하는 데 사용될 수 있다. 일부 응용 분야에서 nP3 공정은 기판에 남겨진 기능성 막(functional film)을 증착한다. 예를 들어, 광학 응용의 경우, 기능성 물질은 기판의 굴절률과 일치하는 굴절률을 가진 막일 수 있다. 일부 응용 분야의 경우, nP3 공정은 에칭 과정을 이용하여 막의 프로파일을 기판으로 전사하는 데 사용될 수 있는 희생 막(sacrificial film)이 증착된다. 폴리머 막과 기판 또는 기판의 하부 막 사이의 상대적 에칭 속도(etch rate) 비율은 0.02에서 50까지 다양할 수 있다. 이 에칭 속도 비율에 따라 희생 막 프로파일이 변형되어 기판에서 원하는 최종 프로파일을 얻을 수 있다. 에칭 과정과 같은 전처리 또는 후처리 과정에서 시스템 오차(systematic errors)를 보상하기 위해 희생 막 프로파일을 조정될 수도 있다. 일부 응용분야에서, 폴리머 막의 존재는 기판의 기능을 저하시킬 수 있으므로 예를 들어 고강도 레이저 빔 광학(high intensity laser beam optics), 딥 UV(DUV) 현미경 대물렌즈와 같은 기타 고급 정밀광학 기기, 또는 반도체 웨이퍼 및 마스크 계측 및 특성화에 사용되는 대물렌즈의 기능을 활성화하려면 제거되어야 한다. 일 실시예에서, 에칭 과정은 희생 프로파일링 물질과 하부 기판 물질의 에칭 속도 사이의 원하는 비율을 얻기 위해 플라즈마 공정을 사용하여 반응성 이온 에칭(reactive ion etching; RIE) 챔버에서 수행된다. 에칭 과정 자체는 복수의 코어스 과정(coarse steps)과 화인 과정(fine steps)으로 나눌 수 있으며, 높은 처리량(throughput)을 위해 높은 에칭 속도로 코어스 과정에서 상당한 양의 물질을 제거할 수 있으며 화인 과정은 원하는 프로파일의 오류를 수정한다. 일 실시예에서, 코어스 과정과 화인 과정 사이에 중간 계측(intermediate metrology)이 수행될 수 있다. 또한, 일부 응용 분야에서는 nP3 공정 막에 균일한 막이 추가로 증착될 수 있다. 예를 들어, nP3 공정 후에 균일한 금속층이 증착되어 기판에 적절한 프로파일을 가진 광학적 반사 특성을 제공할 수 있다.In one embodiment, the nP3 process is used in precision optics. Precision optical elements include mirrors and lenses for a variety of applications. Depending on the application, these elements may have to be fabricated from a variety of substrate materials, and may be flat, free-form or nominally curved. The nP3 process can be used to create a completely different profile from a starting substrate to modify the existing shape of the substrate to match a desired shape or to provide some functional property to the system, such as minimizing optical aberrations. In some applications, the nP3 process deposits a functional film that remains on the substrate. For example, for optical applications, the functional material may be a film with a refractive index matching that of the substrate. For some applications, the nP3 process deposits a sacrificial film that can be used to transfer the profile of the film to the substrate using an etch process. The relative etch rate ratio between the polymer film and the substrate or underlying film may vary from 0.02 to 50. Depending on this etch rate ratio, the sacrificial film profile can be modified to obtain the desired final profile on the substrate. The sacrificial film profile may be adjusted to compensate for systematic errors in a pre- or post-processing process such as an etching process. In some applications, the presence of a polymer film can degrade the substrate's functionality, such as high intensity laser beam optics, other advanced precision optics such as deep UV (DUV) microscope objectives, or semiconductors. Objectives used for wafer and mask metrology and characterization must be removed to enable functionality. In one embodiment, the etching process is performed in a reactive ion etching (RIE) chamber using a plasma process to obtain a desired ratio between the etch rate of the sacrificial profiling material and the underlying substrate material. The etching process itself can be divided into a plurality of coarse steps and fine steps, and a large amount of material can be removed in the coarse process at a high etching rate for high throughput. Correct the error in the desired profile. In one embodiment, intermediate metrology may be performed between the coarse and fine processes. Additionally, in some applications, a uniform film can be deposited in addition to the nP3 process film. For example, a uniform metal layer may be deposited after the nP3 process to provide the substrate with optically reflective properties with an appropriate profile.

일 실시예에서, 정밀광학을 위한 nP3 공정은 예시적으로 반도체 광학 리소그래피(lithography), 계측 및 검사 장비에 적용될 수 있다.In one embodiment, the nP3 process for precision optics may be exemplarily applied to semiconductor optical lithography, metrology, and inspection equipment.

nP3 공정을 이용하여 제조되는 광학 요소의 예시적인 응용분야는 반도체 광학 리소그래피, 이미징, 검사, 계측, 현미경 검사(microscopy), 특성화, 카메라 및 다중렌즈 컬럼을 필요로 하는 기타 시스템을 실행하는 동안 사용되는 다중렌즈 광학시스템을 포함한다. 일 실시예에서, nP3 공정은 RIE와 결합될 수 있다. 현재의 첨단 반도체 패터닝은 100 nm보다 훨씬 작은 형상부 크기를 포함하며 경우에 따라 10 nm까지 작아진다. 이러한 고해상도 형상부의 경우 해상도가 파장에 정비례하기 때문에 가시광선 파장으로는 충분하지 않다. 따라서 딥 UV 스펙트럼의 전자기복사가 필요하다. 일반적으로 사용되는 파장에는 248 nm (Hg 증기), 193 nm (엑시머 레이저) 및 157 nm (진공 UV)가 포함된다. 동시에, 일반적으로 0.9보다 큰 시스템의 개구수가 증가함에 따라 해상도가 증가한다. 이는 이론적으로 대구경 렌즈를 사용하여 달성할 수 있다. 그러나 이러한 렌즈는 전통적으로 시스템에서 제조 및 정렬이 어려울 뿐만 아니라 장착하기 어려우며 비용이 많이 든다. 이러한 제약 조건을 조정하기 위해 이러한 광학시스템은 일반적으로 보통 10개를 초과하는 많은 수의 렌즈 요소로 설계된다. 다수의 요소(multiple elements)를 사용함으로써, 개별적으로 낮은 개구수를 가지지만 개구수에 대해 원하는 값을 얻기 위해 함께 기능할 수 있는 작은 요소를 사용하여 높은 개구수를 달성할 수 있다.Exemplary applications for optical elements fabricated using the nP3 process include semiconductor optical lithography, imaging, inspection, metrology, microscopy, characterization, and use during implementation of cameras and other systems requiring multiple lens columns. It includes a multi-lens optical system. In one embodiment, the nP3 process may be combined with RIE. Current state-of-the-art semiconductor patterning includes feature sizes well below 100 nm, in some cases down to 10 nm. For these high-resolution features, wavelengths of visible light are not sufficient because the resolution is directly proportional to the wavelength. Therefore, electromagnetic radiation in the deep UV spectrum is required. Commonly used wavelengths include 248 nm (Hg vapor), 193 nm (excimer laser) and 157 nm (vacuum UV). At the same time, the resolution increases as the numerical aperture of the system, which is generally greater than 0.9, increases. This could theoretically be achieved using a large-aperture lens. However, these lenses have traditionally been difficult and expensive to mount, as well as difficult to manufacture and align in a system. To accommodate these constraints, these optical systems are typically designed with a large number of lens elements, usually in excess of 10. By using multiple elements, it is possible to achieve high numerical apertures using small elements that individually have low numerical apertures but can function together to obtain a desired value for numerical aperture.

그러나 광학시스템에서 다수의 요소를 사용하면 다른 어려움이 발생한다. 이러한 어려움 중 하나는 개별 요소 사이에 "갭"이 있다는 것이다. 이상적으로는 이러한 갭에 광학 접합제를 사용하여 광학 요소-갭 경계면에서 굴절률 불일치를 최소화하는 것이 바람직하다. 그러나 엑시머 레이저 및 기타 UV 방사선을 사용하면 이러한 접합제의 품질이 급격히 저하되어 이러한 접합제의 사용이 배제될 수 있다. 따라서 접합제를 사용하는 대신 갭을 있는 그대로 둘 수 있다. 즉, 갭이 에어 갭이 될 수 있다. 이로 인해 광학 요소와 에어 갭 사이에 높은 굴절률 불일치가 발생하므로 입사각과 굴절각이 내부 전반사에 대한 임계각을 초과하지 않도록 광학시스템을 설계하는 것이 중요하다. 또한 전체 광학시스템은, 시스템의 전체 광학 수차가 원하는 공차(tolerances) 이상으로 이미지를 왜곡할 수 있는 값을 초과하지 않는 방식으로 설계되어야 한다. 광학 수차에 대한 일반적인 사양에는 전체 시스템에 대해 λ/10 보다 양호한 피크-투-밸리(peak-to-valley; P-V) 및/또는 λ/30 보다 양호한 제곱평균제곱근(Root Mean Square; RMS) 광학 경로 차이 오차 및 스트렐(Strehl) 비율(광학 요소의 광학 이미지 형성의 품질) 최소 0.9, 종종 0.95 이상이 포함된다. 여기서 λ는 사용된 광의 파장이다. 이러한 사양은 일반적으로 많은 수정 없이 개별 요소 자체에 직접 전사된다. 이러한 엄격한 성능 사양은 엄격한 제조 공차로 이어지며 개별 요소의 비용을 증가시킨다. 또한, 다중렌즈 광학시스템은 편광(polarization) 수차, 축상(on-axis) 수차(예: 구면 수차) 및 축외(off-axis) 수차(예: 코마 수차)와 같은 특정 수차의 제어 전용인 개별 요소를 가질 수 있다. 또한, 단파장에서는 실질적으로 단색 광원을 사용함에도 불구하고 색수차가 현저해질 수 있으며 정밀 이중 및/또는 삼중 렌즈를 사용하여 보정되어야 할 수도 있다. 예를 들어, 용융 실리카는 248 nm 파장에서 +/- 5 nm의 대역폭에 걸쳐 -0.007의 굴절률 변화를 나타낸다. BK-7 유리에 대한 전체 가시 스펙트럼의 대부분에서 유사한 굴절률 변화가 관찰된다.However, the use of multiple elements in an optical system presents other difficulties. One of these difficulties is that there are “gaps” between the individual elements. Ideally, an optical bonding agent should be used in this gap to minimize the refractive index mismatch at the optical element-gap interface. However, the use of excimer lasers and other UV radiations can rapidly degrade these binders, precluding their use. So instead of using a bonding agent, the gap can be left as is. That is, the gap may become an air gap. This causes a high refractive index mismatch between the optical element and the air gap, so it is important to design the optical system so that the angles of incidence and refraction do not exceed the critical angle for total internal reflection. Additionally, the entire optical system must be designed in such a way that the total optical aberrations of the system do not exceed values that would distort the image beyond desired tolerances. Typical specifications for optical aberrations include peak-to-valley (P-V) and/or root mean square (RMS) optical paths better than λ/30 for the entire system. Difference error and Strehl ratio (quality of forming an optical image of an optical element) of at least 0.9, often greater than 0.95. where λ is the wavelength of the light used. These specifications are usually directly transferred onto the individual elements themselves without much modification. These stringent performance specifications lead to tighter manufacturing tolerances and increase the cost of individual components. In addition, multi-lens optical systems have individual elements dedicated to the control of specific aberrations, such as polarization aberrations, on-axis aberrations (e.g. spherical aberrations) and off-axis aberrations (e.g. coma aberrations). can have Also, at short wavelengths, chromatic aberration can become significant despite the use of a substantially monochromatic light source and may need to be corrected using precision double and/or triple lenses. For example, fused silica exhibits a refractive index change of -0.007 over a bandwidth of +/- 5 nm at a wavelength of 248 nm. Similar refractive index changes are observed in most of the entire visible spectrum for BK-7 glass.

이러한 수차의 특성은 또한 개별 요소가 장착 및 정렬된 후에 결정된다. 따라서 광학 성능 사양은, 특히 운송 중에 이러한 요소와 해당 마운트가 -40°C ~ 60°C의 온도 범위에 노출될 수 있다는 점을 감안할 때 개별 요소의 장착 및 정렬에 대한 공차로 이어진다. 열에서 하나 이상의 요소는 시스템의 최종 인증(qualification) 중에 시스템의 전체 수차를 최소화하기 위해 조정되거나 변환(translated)될 수 있다. 이러한 수차는 편광 수차, 색수차 및 축상 및 축외 수차로 구성될 수 있다.The nature of these aberrations is also determined after the individual elements have been mounted and aligned. Optical performance specifications therefore lead to tolerances for the mounting and alignment of individual elements, especially given that during shipping these elements and their mounts may be exposed to temperatures ranging from -40°C to 60°C. One or more elements in the column may be adjusted or translated to minimize the overall aberrations of the system during final qualification of the system. These aberrations can consist of polarization aberrations, chromatic aberrations and on-axis and off-axis aberrations.

개구수(NA) 및 광학 수차는 시스템의 달성 가능한 배율에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 센서 어레이의 크기와 결합되어 시야(field of view)의 정의로 이어진다. 시스템 처리량을 최대화하기 위해 넓은 시야를 갖는 것이 바람직하기 때문에 이것은 중요한 고려사항이 될 수 있다. 일반적으로 NA가 증가하면 워킹 거리(working distance)는 감소하고 해상도는 증가하며 배율은 증가하고 시야는 감소한다. 수차 프로파일이 넓은 영역에서 정밀하게 제어될 수 있으면 더 넓은 시야에서 높은 NA(고배율)를 달성할 수 있다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 원리는 시스템의 NA를 희생시키지 않으면서 시야를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 다중렌즈 컬럼의 시야는 250 제곱 밀리미터보다 크며 다중렌즈 컬럼은 프로젝션 리소그래피(projection lithography)에 사용된다. 이미징 시스템의 경우 시야도 이미징 센서의 크기에 따라 달라지며 센서 크기에 따른 배율의 함수로 주어질 수 있다. 예를 들어, 대각선 너비가 100 mm이고 배율이 1000 배인 이미징 센서의 경우, 시야의 대각선 너비는 0.1 mm이다. 더 높은 해상도를 위해서는 큰 배율이 중요하다. 그러나 이러한 큰 배율은 시스템의 NA가 높은 경우에만 가능하며, 일반적으로 0.9를 초과하고 이상적으로는 0.95를 초과한다. 여기서 달성 가능한 NA는 시스템의 수차의 함수이다. 이미징 시스템이 낮은 수차로 높은 처리량을 달성하려면 대각선 너비가 100 마이크로미터를 초과하고 이상적으로는 대각선 너비가 1 mm 이상일 수 있는 시야를 갖는 것이 바람직하다. 리소그래피용 투영 광학장치와 같은 조명(illumination) 시스템의 경우 고정 크기 이미징 센서의 제약 없이 높은 NA를 달성할 수 있다. NA를 1.9 이상으로 증가시키기 위해 침수(water immersion)를 사용할 수 있다. 이러한 시스템의 경우 일반적으로 10 배(보통 1 배 또는 4-5 배 축소)보다 낮은 배율에서 높은 개구수와 함께 넓은 시야를 사용할 수 있다. 일반적인 리소그래피 시스템은 프로젝션 스캐닝을 사용하고 약 26 mm x 5 mm의 시야를 갖는다. 넓은 시야, 높은 NA 광학을 제조하려면 많은 렌즈 요소(예: 5-15 개)로 구성된 시스템이 요구되며 이러한 각 렌즈 요소는 고정밀로 연마되고 정밀하게 조립되어야 한다. 따라서 광학시스템의 전체 수율은 이러한 정밀 렌즈 각각의 수율의 곱에 따라 달라진다. 이것은 매우 낮은 수율로 이어져 이러한 렌즈 시스템을 만드는 데 엄청난 비용이 들거나 비실용적일 수 있다.The numerical aperture (NA) and optical aberrations can affect the achievable magnification of the system, which, combined with the size of the sensor array, leads to the definition of the field of view. This can be an important consideration as it is desirable to have a wide field of view to maximize system throughput. In general, as the NA increases, the working distance decreases, the resolution increases, the magnification increases, and the field of view decreases. If the aberration profile can be precisely controlled over a large area, a high NA (high magnification) can be achieved over a wider field of view. The inventive principles disclosed herein can increase the field of view without sacrificing the NA of the system. For example, the field of view of a multilens column is greater than 250 square millimeters and the multilens column is used in projection lithography. In the case of an imaging system, the field of view also depends on the size of the imaging sensor and can be given as a function of magnification according to the size of the sensor. For example, for an imaging sensor with a diagonal width of 100 mm and a magnification of 1000, the diagonal width of the field of view is 0.1 mm. For higher resolution, large magnification is important. However, such large magnifications are possible only if the NA of the system is high, typically exceeding 0.9 and ideally exceeding 0.95. The achievable NA here is a function of the aberration of the system. For an imaging system to achieve high throughput with low aberrations, it is desirable to have a field of view with a diagonal width greater than 100 micrometers and ideally the diagonal width may be greater than 1 mm. For illumination systems, such as projection optics for lithography, high NAs can be achieved without the limitations of fixed-size imaging sensors. Water immersion can be used to increase the NA above 1.9. For these systems, large fields of view are available with high numerical apertures, typically at magnifications lower than 10x (usually 1x or 4-5x reduction). A typical lithography system uses projection scanning and has a field of view of about 26 mm x 5 mm. Manufacturing wide-field, high-NA optics requires a system composed of many lens elements (e.g., 5-15), each of which must be polished and precisely assembled with high precision. Therefore, the overall yield of the optical system depends on the product of the yields of each of these precision lenses. This can lead to very low yields, making such lens systems prohibitively expensive or impractical.

본 발명의 일 실시예는 렌즈 시스템의 복수의 렌즈에 대한 필요조건을 감소시키고 복수의 렌즈에 대한 감소된 필요조건을 보상할 수 있는 복잡한 프로파일을 가진 하나 또는 몇 개의 정밀 교정기 플레이트의 제조를 강조함으로써 이러한 문제를 피한다. 소수의 요소만이 높은 정밀도를 필요로 하기 때문에 전체 시스템의 수율을 향상시켜 높은 NA, 높은 시야 및 고배율 렌즈 시스템을 제조할 수 있다.One embodiment of the present invention reduces the requirement for multiple lenses in a lens system and emphasizes the fabrication of one or several precision corrector plates with complex profiles that can compensate for the reduced requirement for multiple lenses. avoid these problems Since only a few elements require high precision, the yield of the overall system can be improved to produce high NA, high field of view and high magnification lens systems.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중렌즈 광학시스템의 예를 도시한다.12 shows an example of a multi-lens optical system according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에서, 도 12에 도시된 바와 같은 반도체 광학 이미징, 리소그래피, 계측, 현미경 검사(microscopy), 검사(inspection), 특성화(characterization), 진단(diagnostics), 카메라 및 다중렌즈 컬럼이 필요한 기타 시스템을 위한 다중렌즈 광학시스템에서 사용하기 위한 요소를 제조하기 위해 nP3 공정은 RIE와 조합될 수 있다. 이 공정은 이러한 시스템에서 사용될 수 있는 하나 이상의 광학 요소의 프로파일에 대한 정밀 제어를 제공한다. 이러한 요소들은 공칭 곡률 렌즈(curved lens; 구면, 비구면, 자유형상, 원환체(toric) 등)이거나 공칭 평면인 플레이트(예: 창)일 수 있다. 또한, 일 실시예에서, nP3 공정을 이용하여 제조된 하나 이상의 요소를 가진 다중렌즈 광학시스템의 사용이 RIE와 결합될 수 있다. 이러한 하나 이상의 nP3 요소는 원래 시스템 설계(도 13 참조)의 일부가 될 수 있으며, nP3 공정을 이용하면 현재 최신 기술보다 더 높은 정밀도와 결과적으로 더 낮거나 비슷한 비용 구조로 더 나은 광학 성능을 제공할 수 있다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 원래 시스템의 일부인 nP3을 이용하여 제조된 요소(1301)를 도시한다.In one embodiment, semiconductor optical imaging, lithography, metrology, microscopy, inspection, characterization, diagnostics, cameras and other systems requiring a multi-lens column as shown in FIG. 12. The nP3 process can be combined with RIE to fabricate elements for use in multilens optical systems for This process provides precise control over the profile of one or more optical elements that may be used in such systems. These elements may be nominally curved lenses (spherical, aspheric, freeform, toric, etc.) or nominally planar plates (eg windows). Also, in one embodiment, the use of a multi-lens optical system having one or more elements fabricated using the nP3 process may be combined with RIE. One or more of these nP3 elements can be part of the original system design (see FIG. 13), and the nP3 process will provide better optical performance with higher precision than current state-of-the-art and consequently a lower or similar cost structure. can Figure 13 shows an element 1301 fabricated using nP3, which is part of the original system, according to one embodiment of the present invention.

nP3 요소의 설계 및 제조는 nP3 요소(들) 없이 시스템의 수차 및 광학 성능을 측정한 후에 수행될 수 있다. 이러한 하나 이상의 nP3 요소는 시스템의 제조 및 조립에서 발생하는 수차를 보상하기 위해 원래 시스템에 추가되는 맞춤형 보정 플레이트(도 14 참조)일 수도 있다. 도 14는 nP3 공정을 이용하여 제조되고 광학 성능을 개선하고 일 실시예에 따라 시스템의 다른 요소에 대한 설계, 제조 및 조립 공차를 완화하기 위해 원래 시스템에 추가되는 보정판(corrector plates; 1401)을 도시한다.Design and fabrication of the nP3 element can be performed after measuring the aberrations and optical performance of the system without the nP3 element(s). One or more of these nP3 elements may also be custom correction plates (see FIG. 14) added to the original system to compensate for aberrations introduced in manufacturing and assembly of the system. 14 shows corrector plates 1401 fabricated using the nP3 process and added to the original system to improve optical performance and to mitigate design, manufacturing, and assembly tolerances for other elements of the system, according to one embodiment. do.

이러한 수차에는 축상 수차, 축외 수차, 색수차, 단색수차, 편광수차 및 여타 수차가 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 이 수차들은 시스템의 조립 후 및 nP3 보정판(들)의 조립 전에 측정된다. 이를 통해 광학시스템의 비 nP3 요소는 완화된 공차로 제조 및 조립될 수 있으며, 하나 이상의 nP3 요소는 다른 요소에서 발생하는 오차를 보상하기 위해 필요한 제조 및 조립 정밀도를 갖는다. 여기서 오차는 시스템의 최종 조립 전에 측정된다. 따라서 이러한 nP3 요소는 렌즈 컬럼의 다른 요소들이 조립된 후에 설계, 제조 및 조립된다.These aberrations may include on-axis, off-axis, chromatic, monochromatic, polarization and other aberrations. In one embodiment, these aberrations are measured after assembly of the system and prior to assembly of the nP3 correction plate(s). This allows non-nP3 elements of the optical system to be manufactured and assembled to relaxed tolerances, and one or more nP3 elements have the necessary manufacturing and assembly precision to compensate for errors in other elements. Here errors are measured prior to final assembly of the system. Thus, these nP3 elements are designed, manufactured and assembled after the other elements of the lens column have been assembled.

일 실시예에서, 이러한 광학 nP3 요소는 암시야 이미징(darkfield imaging), 명시야 이미징(lightfield imaging), 공초점 현미경(confocal microscopy) 및 높은 개구수 대물렌즈(high numerical aperture objectives)에 사용된다.In one embodiment, these optical nP3 elements are used for darkfield imaging, lightfield imaging, confocal microscopy and high numerical aperture objectives.

일 실시예에서, 이러한 광학 nP3 요소는 조립 과정 동안 에어 갭과 함께 사용된다.In one embodiment, this optical nP3 element is used with an air gap during the assembly process.

또한, nP3 공정으로 인해, 이러한 하나 이상의 nP3 요소는 아마도 더 적은 수의 요소 또는 더 큰 면적의 요소를 가진 새로운 광학시스템 설계로 이어질 수 있으며, 이는 기존의 연마 또는 연삭 공정으로 제조된 광학 요소를 사용하여 설계된 광학시스템에서와 같이 많은 요소를 필요로 하지 않으면서 원하는 광학 성능을 가질 수 있다. 이러한 하나 이상의 nP3 요소는 또한 시야가 더 커질 수 있도록 하고 시스템 처리량을 향상시킬 수 있다. 이러한 하나 이상의 nP3 요소는 또한 SiO2(UV 등급 용융 실리카, 용융 석영 및 기타 다양한 유리 포함), Al2O3, MgF2, CaF2, ZnS 등과 같은 물질로 제조될 수 있다. MgF2 및 CaF2와 같은 물질("에칭 불가능 물질"로 본 명세서에서 지칭됨)는 일반적으로 사용되는 에칭 가스(예: 산소, 아르곤, CHF3, HBr, Cl2 등)와 반응하여 휘발성 부산물을 쉽게 형성하지 않을 수 있기 때문에 플라즈마 챔버에서 에칭하기 어렵거나 실질적으로 에칭 불가능할 수 있다. 이러한 물질의 경우, SixOy, SixNy, SixOyNz 또는 RIE를 이용하여 에칭할 수 있는 기타 산화물 및 질화물의 중간 희생막이 화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD) 또는 물리기상증착(physical vapor deposition; PVD) 공정으로 기판 상에 증착될 수 있다. 이 중간 희생막은 RIE와 조합하여 nP3를 이용하여 프로파일링될 수 있으며, 하부의 에칭 불가능한(unetchable) 물질은 희생물질로 실질적으로 덮이게 된다. 이러한 희생 물질은 광학 요소와 이음매가 없는 경계면을 형성하도록 하부의 에칭 불가능한 물질과 실질적으로 일치하는 굴절률을 가질 수 있다. 이러한 희생 물질은 희생 물질의 존재로 인한 광학 성능의 손실이 최소화되도록 충분히 얇은 두께를 가질 수 있다. 이러한 희생 물질은 경계면이 모스아이 구조(moth-eye structure)처럼 거동하고 반사로 인한 손실을 최소화하도록 에칭 불가능한 물질의 텍스처를 가진 층 상에 증착될 수 있다. 이러한 희생 물질은 또한 희생 물질과 에칭 불가능한 물질 모두에 대한 물질 제거 속도가 실질적으로 유사하도록 연마 또는 연삭(예를 들어, 서브-애퍼처 연마(sub-aperture polishing)와 같은 기술을 이용하여)될 수 있으며, 프로파일이 에칭 불가능한 물질로 실질적으로 전사된다. 대부분의 연마 공정은, 물질 제거 속도가 연마 압력과 기판의 상대 속도에 정비례한다는 프레스톤 방정식(Preston equation)을 따른다. 비례 계수는 프레스톤 계수라고 하며 통상 실험적으로 구한다. 연마 공정은 프레스톤 계수의 값이 희생 물질과 에칭 불가능한 물질 모두에 대해 유사하도록 설계되거나 최적화될 수 있다. 연마 또는 연삭 공정의 모든 체계적 오차는 희생 물질의 nP3 프로파일링에서 보상될 수 있다.Also, because of the nP3 process, these one or more nP3 elements could lead to new optical system designs, possibly with fewer elements or larger area elements, which use optical elements fabricated with conventional polishing or grinding processes. As in the designed optical system, desired optical performance can be obtained without requiring many elements. These one or more nP3 elements can also allow for a larger field of view and improve system throughput. Such one or more nP3 elements may also be made of materials such as SiO 2 (including UV grade fused silica, fused quartz and various other glasses), Al 2 O 3 , MgF 2 , CaF 2 , ZnS, and the like. Materials such as MgF 2 and CaF 2 (referred to herein as “unetchable materials”) react with commonly used etching gases (eg, oxygen, argon, CHF 3 , HBr, Cl 2 , etc.) to form volatile by-products. Because it may not form easily, it may be difficult or substantially non-etchable to etch in a plasma chamber. For these materials, intermediate sacrificial films of Si x O y , Si x N y , Si x O y N z or other oxides and nitrides that can be etched using RIE are chemical vapor deposition (CVD) or physical It may be deposited on a substrate by a physical vapor deposition (PVD) process. This intermediate sacrificial layer can be profiled using nP3 in combination with RIE, so that the underlying unetchable material is substantially covered with the sacrificial material. This sacrificial material may have a refractive index that substantially matches the underlying non-etchable material to form a seamless interface with the optical element. Such sacrificial material may have a sufficiently thin thickness such that loss of optical performance due to the presence of the sacrificial material is minimized. This sacrificial material can be deposited on a textured layer of non-etchable material such that the interface behaves like a moth-eye structure and minimizes loss due to reflection. Such sacrificial material may also be polished or ground (eg, using a technique such as sub-aperture polishing) such that the material removal rates for both the sacrificial material and the non-etchable material are substantially similar. and the profile is substantially transferred to an unetchable material. Most polishing processes obey the Preston equation, which states that the rate of material removal is directly proportional to the polishing pressure and the relative velocity of the substrate. The proportional coefficient is called the Preston coefficient and is usually obtained experimentally. The polishing process can be designed or optimized so that the value of Preston's modulus is similar for both sacrificial and non-etchable materials. Any systematic error in the polishing or grinding process can be compensated for in the nP3 profiling of the sacrificial material.

본 발명의 다양한 실시예에 대한 설명은 예시의 목적으로 제공되었지만, 개시된 실시예를 완전하게 하거나 제한하도록 의도된 것은 아니다. 기술된 실시예의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 많은 수정 및 변형이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예의 원리, 시장에서 발견되는 기술에 대한 실질적인 적용 또는 기술적 개선을 가장 잘 설명하기 위해, 또는 통상의 기술자가 본 명세서에 개시된 실시예를 이해할 수 있도록 선택되었다.Descriptions of various embodiments of the present invention have been provided for purposes of illustration, but are not intended to be exhaustive or limiting of the disclosed embodiments. Many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the described embodiments. The terms used herein have been chosen to best describe the principles of the embodiments, practical applications or technical improvements to the technology found on the market, or to enable those skilled in the art to understand the embodiments disclosed herein.

Claims (29)

다중렌즈 컬럼(multi-lens column)에서 하나 이상의 요소들을 제조하는 방법으로서,
기판(substrate) 상에 잉크젯으로 자외선(UV) 경화성 액적들을 분배하는 과정;
상기 잉크젯 액적들을 퍼뜨리고 병합함으로써 불균일한 액체 막을 형성하는 과정;
상기 막을 국부적으로 가열하는 과정;
상기 막을 UV 광에 노출시켜 상기 막을 경화시키는 과정으로서, 상기 경화된 막은 상기 기판과 함께 상기 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성함; 및
상기 경화된 막 및 상기 기판에 대해 광학적 계측(optical metrology)을 수행하는 과정을 포함하는 방법.
A method of manufacturing one or more elements in a multi-lens column, comprising:
dispensing ultraviolet (UV) curable droplets by inkjet onto a substrate;
forming a non-uniform liquid film by spreading and merging the inkjet droplets;
locally heating the film;
curing the film by exposing it to UV light, wherein the cured film together with the substrate forms an element of the multi-lens column; and
and performing optical metrology on the cured film and the substrate.
제1 항에 있어서,
상판(superstrate)을 이용하여 상기 잉크젯 액적들을 퍼뜨리고 병합하는 방법.
According to claim 1,
A method of spreading and merging the inkjet droplets using a superstrate.
제1 항에 있어서,
상기 광학적 계측은, 상기 불균일한 액체 막의 형성과 동시에 수행되는 방법.
According to claim 1,
The optical measurement is performed simultaneously with the formation of the non-uniform liquid film.
제1 항에 있어서,
상기 경화된 막 및 상기 기판으로부터 형성된 상기 다중렌즈 컬럼의 상기 요소는, 상기 다중렌즈 컬럼의 하나 이상의 다른 요소들의 광학 수차를 보정하는 방법.
According to claim 1,
wherein the element of the multilens column formed from the cured film and the substrate corrects optical aberrations of one or more other elements of the multilens column.
제1 항에 있어서,
상기 막을 국부적으로 가열하는 과정은, 디지털 마이크로미러 소자 어레이(digital micromirror device array)를 사용하여 투사되는 적외선 광원, 분산된 마이크로히터(microheaters) 및 스테이지에 장착된 적외선 레이저원 중 하나 이상을 사용하여 수행되는 방법.
According to claim 1,
The process of locally heating the film is performed using at least one of an infrared light source projected using a digital micromirror device array, distributed microheaters, and an infrared laser source mounted on a stage. how to be
다중렌즈 컬럼(multi-lens column)에서 하나 이상의 요소들을 제조하는 방법으로서,
나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정(nanoscale precise programmable profiling process)을 이용하여 외부 수차 또는 고유 수차를 보정하기 위해 부정확한(imprecise) 렌즈의 표면에 경화된 막을 증착하는 과정을 포함하되,
상기 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은,
기판(substrate) 상에 잉크젯으로 자외선(UV)-경화성 액적들을 분배하는 과정;
상기 잉크젯 액적들을 퍼뜨리고 병합함으로써 불균일한 액체 막을 형성하는 과정;
상기 막을 국부적으로 가열하는 과정; 및
상기 막을 UV 광에 노출시켜 경화시키는 과정; 및
건식 에칭(dry etch)으로 상기 경화된 막의 프로파일을 상기 기판으로 전사(transfer)하는 과정을 포함하며, 상기 경화된 막의 전사된 프로파일을 가진 상기 기판은 상기 다중렌즈 컬럼의 요소를 형성하는 방법.
A method of manufacturing one or more elements in a multi-lens column, comprising:
Depositing a hardened film on the surface of an imprecise lens to correct external or intrinsic aberrations using a nanoscale precise programmable profiling process,
The nanoscale precise programmable profiling process,
dispensing ultraviolet (UV)-curable droplets by inkjet onto a substrate;
forming a non-uniform liquid film by spreading and merging the inkjet droplets;
locally heating the film; and
curing the film by exposing it to UV light; and
and transferring the profile of the cured film to the substrate by dry etching, wherein the substrate having the transferred profile of the cured film forms an element of the multi-lens column.
제6 항에 있어서,
상판(superstrate)을 이용하여 상기 잉크젯 액적들을 퍼뜨리고 병합하는 방법.
According to claim 6,
A method of spreading and merging the inkjet droplets using a superstrate.
제6 항에 있어서,
상기 광학적 계측은, 상기 불균일한 액체 막의 형성과 동시에 수행되는 방법.
According to claim 6,
The optical measurement is performed simultaneously with the formation of the non-uniform liquid film.
제6 항에 있어서,
상기 경화된 막 및 상기 기판으로부터 형성된 상기 다중렌즈 컬럼의 상기 요소는, 상기 다중렌즈 컬럼의 하나 이상의 다른 요소들의 광학 수차를 보정하는 방법.
According to claim 6,
wherein the element of the multilens column formed from the cured film and the substrate corrects optical aberrations of one or more other elements of the multilens column.
제6 항에 있어서,
상기 막을 국부적으로 가열하는 과정은, 디지털 마이크로미러 소자 어레이(digital micromirror device array)를 사용하여 투사되는 적외선 광원, 분산된 마이크로히터(microheaters), 및 스테이지에 장착된 적외선 레이저원 중 하나 이상을 사용하여 수행되는 방법.
According to claim 6,
The process of locally heating the film is performed using at least one of an infrared light source projected using a digital micromirror device array, distributed microheaters, and an infrared laser source mounted on a stage. how it is done.
나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정(nanoscale precision programmable profiling process) 및 건식 에칭 공정(dry etch process)을 이용하여 제조된 하나 이상의 광학 요소들을 포함하되,
상기 나노스케일 정밀 프로그래밍 가능 프로파일링 공정은,
기판(substrate) 상에 잉크젯으로 자외선(UV) 경화성 액적들을 분배하는 과정;
상기 잉크젯 액적들을 퍼뜨리고 병합함으로써 불균일한 액체 막을 형성하는 과정;
상기 막을 국부적으로 가열하는 과정; 및
상기 막을 UV 광에 노출시켜 경화시키는 과정; 및
상기 건식 에칭 공정으로 상기 경화된 막의 프로파일을 상기 기판으로 전사하는 과정을 포함하며, 상기 경화된 막의 전사된 프로파일을 가진 상기 기판은 상기 다중렌즈 컬럼의 광학 요소를 형성하는 다중렌즈 컬럼(multi-lens column).
one or more optical elements fabricated using a nanoscale precision programmable profiling process and a dry etch process;
The nanoscale precise programmable profiling process,
dispensing ultraviolet (UV) curable droplets by inkjet onto a substrate;
forming a non-uniform liquid film by spreading and merging the inkjet droplets;
locally heating the film; and
curing the film by exposing it to UV light; and
and transferring a profile of the cured film to the substrate by the dry etching process, and the substrate having the transferred profile of the cured film is a multi-lens column forming an optical element of the multi-lens column. column).
제11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 요소들은 축상 수차(on-axis aberrations), 축외 수차(off-axis aberrations), 색수차(chromatic aberrations), 및 편광수차(polarization aberrations) 중 하나 이상을 보정하는 보정판(corrector plates)들을 포함하는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The one or more optical elements include corrector plates that correct for one or more of on-axis aberrations, off-axis aberrations, chromatic aberrations, and polarization aberrations. multi-lens column.
제11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 요소들은 반도체 리소그래피(semiconductor lithography), 이미징(imaging), 현미경 검사(microscopy), 검사(inspection), 특성화(characterization), 계측(metrology), 및 카메라 중 하나 이상에서 사용되는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The one or more optical elements are multi-lens columns used in one or more of semiconductor lithography, imaging, microscopy, inspection, characterization, metrology, and cameras. .
제11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 요소들은 암시야 이미징(darkfield imaging), 명시야 이미징(lightfield imaging), 공초점 현미경 검사(confocal microscopy), 및 높은 개구수 대물렌즈(high numerical aperture objectives) 중 하나 이상에서 사용되는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The one or more optical elements may be used in one or more of darkfield imaging, lightfield imaging, confocal microscopy, and high numerical aperture objectives. lens column.
제11 항에 있어서,
상기 다중렌즈 컬럼에서의 전체 수차는 λ/10 피크-투-밸리(peak-to-valley; P-V) 광학 경로 차이 오차보다 양호하고, 상기 λ은 광의 파장에 해당하는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The total aberration in the multi-lens column is better than λ / 10 peak-to-valley (PV) optical path difference error, and the λ corresponds to the wavelength of light.
제11 항에 있어서,
상기 다중렌즈 컬럼에서의 전체 수차는 λ/30 제곱평균제곱근(Root Mean Square; RMS) 광학 경로 차이 오차보다 양호하고, 상기 λ은 광의 파장에 해당하는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The total aberration in the multi-lens column is better than the λ/30 Root Mean Square (RMS) optical path difference error, and the λ corresponds to the wavelength of light.
제11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 요소들의 광학 이미지 형성 품질은 0.95보다 큰 스트렐 비율(Strehl ratio)을 갖는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The multilens column of claim 1 , wherein the optical imaging quality of the one or more optical elements has a Strehl ratio greater than 0.95.
제11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 요소들의 개구수(numeral aperture)는 0.90보다 큰 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The multi-lens column of claim 1, wherein the one or more optical elements have a numerical aperture greater than 0.90.
제11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 요소들은 SiO2, UV 등급 용융 실리카, CaF2, MgF2, Al2O3 및 ZnS 중 하나로 제조되는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
wherein the one or more optical elements are made of one of SiO 2 , UV grade fused silica, CaF 2 , MgF 2 , Al 2 O 3 and ZnS.
제11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 요소들은, 상기 다중렌즈 컬럼의 다른 요소들이 조립된 후에 설계, 제조 및 조립되는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The one or more optical elements are designed, manufactured, and assembled after the other elements of the multi-lens column are assembled.
제20 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 요소들은 상기 조립된 다른 요소들의 수차를 보상하는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 20,
The one or more optical elements compensate for aberrations of the other assembled elements.
제11 항에 있어서,
상기 다중렌즈 컬럼의 시야(field of view)는 대각선 폭이 100 마이크로미터보다 크고, 상기 다중렌즈 컬럼은 이미징에 사용되는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The field of view of the multi-lens column has a diagonal width greater than 100 micrometers, and the multi-lens column is used for imaging.
제11 항에 있어서,
상기 다중렌즈 컬럼의 시야(field of view)는 대각선 폭이 1 밀리미터보다 크고, 상기 다중렌즈 컬럼은 이미징에 사용되는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
A field of view of the multi-lens column has a diagonal width greater than 1 millimeter, and the multi-lens column is used for imaging.
제11 항에 있어서,
상기 다중렌즈 컬럼의 시야(field of view)는 250 제곱 밀리미터보다 크고, 상기 다중렌즈 컬럼은 프로젝션 리소그래피에 사용되는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The multi-lens column of claim 1 , wherein the field of view of the multi-lens column is greater than 250 square millimeters, and the multi-lens column is used for projection lithography.
제11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광학 소자들은, 반응성 이온 에칭 챔버(reactive ion etching chamber)에서 에칭 불가능한 물질로 이루어지며, 상기 에칭 불가능한 물질 상에 희생 물질(sacrificial material)이 증착되는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 11,
The one or more optical elements are made of an unetchable material in a reactive ion etching chamber, and a sacrificial material is deposited on the unetchable material.
제25 항에 있어서,
상기 에칭 불가능한 물질은 상기 희생 물질과의 텍스처를 가진(textured) 경계면을 갖는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 25,
The multi-lens column of claim 1, wherein the non-etchable material has a textured interface with the sacrificial material.
제25 항에 있어서,
상기 희생 물질 및 상기 에칭 불가능한 물질은 실질적으로 유사한 속도로 연마되는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 25,
wherein the sacrificial material and the non-etchable material are polished at substantially similar rates.
제25 항에 있어서,
상기 희생 물질은 SixOy, SixNy 및 SixOyNz 중 하나를 포함하는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 25,
The sacrificial material is a multi-lens column comprising one of Si x O y , Si x N y and Si x O y N z .
제25 항에 있어서,
상기 희생 물질은 상기 에칭 불가능한 물질과 실질적으로 유사한 굴절률을 갖는 다중렌즈 컬럼.
According to claim 25,
The multi-lens column of claim 1 , wherein the sacrificial material has a refractive index substantially similar to that of the non-etchable material.
KR1020227044484A 2020-05-18 2021-05-18 High precision nanoscale thin film manufacturing process KR20230047961A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063026215P 2020-05-18 2020-05-18
US63/026,215 2020-05-18
US202063031681P 2020-05-29 2020-05-29
US63/031,681 2020-05-29
PCT/US2021/032989 WO2021236657A1 (en) 2020-05-18 2021-05-18 High precision nanoscale thin film fabrication processes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230047961A true KR20230047961A (en) 2023-04-10

Family

ID=78707533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227044484A KR20230047961A (en) 2020-05-18 2021-05-18 High precision nanoscale thin film manufacturing process

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230185000A1 (en)
EP (1) EP4153363A1 (en)
JP (1) JP2023526455A (en)
KR (1) KR20230047961A (en)
IL (1) IL298377A (en)
WO (1) WO2021236657A1 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100537505B1 (en) * 2003-01-27 2005-12-19 삼성전자주식회사 Fabrication method of microlens array
US9703085B2 (en) * 2013-11-22 2017-07-11 Nikon Corporation Catadioptric imaging systems for digital scanner
US11143794B2 (en) * 2015-07-08 2021-10-12 Shine Optoelectronics (Kunshan) Co., Ltd Optical film
SG11201803014WA (en) * 2015-10-15 2018-05-30 Univ Texas Versatile process for precision nanoscale manufacturing
WO2017106341A1 (en) * 2015-12-14 2017-06-22 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Device fabrication using 3d printing
US20200030879A1 (en) * 2017-02-16 2020-01-30 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Laser-assisted additive manufacture of optics using thermally curable materials

Also Published As

Publication number Publication date
IL298377A (en) 2023-01-01
US20230185000A1 (en) 2023-06-15
EP4153363A1 (en) 2023-03-29
WO2021236657A1 (en) 2021-11-25
JP2023526455A (en) 2023-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI459160B (en) Microlithographic projection exposure apparatus
US9348234B2 (en) Microlithographic apparatus
TWI626478B (en) Mirror arrangement for an euv projection exposure apparatus, method for operating the same, and euv projection exposure apparatus
TWI529502B (en) Projection exposure apparatus
TWI249654B (en) Lithographic apparatus and device manufacturing method
TWI295753B (en) Lithographic apparatus and device manufacturing method
KR20010086056A (en) Optical device with multilayer thin film and aligner with the device
WO2011038840A1 (en) Catadioptric projection objective comprising deflection mirrors and projection exposure method
KR101402429B1 (en) Light beam intensity non-uniformity correction device and method for amending intensity distribution of a light beam
US20160342093A1 (en) Method for producing a mirror element
US20220118715A1 (en) Method and device for producing an adhesive bond between a first component and a second component
WO2018008366A1 (en) Holding device, projection optical system, exposure device, and method for manufacturing article
KR20230047961A (en) High precision nanoscale thin film manufacturing process
US20230314672A1 (en) Fabrication of optical elements
JP3958261B2 (en) Optical system adjustment method
US7522260B1 (en) Method for correcting astigmatism in a microlithography projection exposure apparatus, a projection objective of such a projection exposure apparatus, and a fabrication method for micropatterned components
US10598921B2 (en) Mirror element, in particular for a microlithographic projection exposure apparatus
US20060109534A1 (en) Ultra-flat reflective MEMS optical elements
US11879720B2 (en) Device and method for characterizing the surface shape of a test object
US7843645B2 (en) Projection optical system, exposure apparatus, and method of manufacturing device
JP4645271B2 (en) Projection optical system manufacturing method, exposure apparatus, and micro device manufacturing method
Perez Composants micro-optiques popur systèmes miniatures d'imagerie à base de technologie MEMS
TW202246841A (en) Optical assembly and method for the production thereof, method for deforming an optical element, and projection exposure apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination